Gestion adaptative des ressources dans les réseaux maillés sans fil à multiples-radios multiples-canaux

Depuis quelques années, la recherche dans le domaine des réseaux maillés sans fil ("Wireless Mesh Network (WMN)" en anglais) suscite un grand intérêt auprès de la communauté des chercheurs en télécommunications. Ceci est dû aux nombreux avantages que la technologie WMN offre, telles que l'installation facile et peu coûteuse, la connectivité fiable et l'interopérabilité flexible avec d'autres réseaux existants (réseaux Wi-Fi, réseaux WiMax, réseaux cellulaires, réseaux de capteurs, etc.). Cependant, plusieurs problèmes restent encore à résoudre comme le passage à l'échelle, la sécurité, la qualité de service (QdS), la gestion des ressources, etc. Ces problèmes persistent pour les WMNs, d'autant plus que le nombre des utilisateurs va en se multipliant. Il faut donc penser à améliorer les protocoles existants ou à en concevoir de nouveaux. L'objectif de notre recherche est de résoudre certaines des limitations rencontrées à l'heure actuelle dans les WMNs et d'améliorer la QdS des applications multimédia temps-réel (par exemple, la voix). Le travail de recherche de cette thèse sera divisé essentiellement en trois principaux volets: le contrôle d‟admission du trafic, la différentiation du trafic et la réaffectation adaptative des canaux lors de la présence du trafic en relève ("handoff" en anglais). Dans le premier volet, nous proposons un mécanisme distribué de contrôle d'admission se basant sur le concept des cliques (une clique correspond à un sous-ensemble de liens logiques qui interfèrent les uns avec les autres) dans un réseau à multiples-sauts, multiples-radios et multiples-canaux, appelé RCAC. Nous proposons en particulier un modèle analytique qui calcule le ratio approprié d'admission du trafic et qui garantit une probabilité de perte de paquets dans le réseau n'excédant pas un seuil prédéfini. Le mécanisme RCAC permet d‟assurer la QdS requise pour les flux entrants, sans dégrader la QdS des flux existants. Il permet aussi d‟assurer la QdS en termes de longueur du délai de bout en bout pour les divers flux. Le deuxième volet traite de la différentiation de services dans le protocole IEEE 802.11s afin de permettre une meilleure QdS, notamment pour les applications avec des contraintes temporelles (par exemple, voix, visioconférence). À cet égard, nous proposons un mécanisme d'ajustement de tranches de temps ("time-slots"), selon la classe de service, ED-MDA (Enhanced Differentiated-Mesh Deterministic Access), combiné à un algorithme efficace de contrôle d'admission EAC (Efficient Admission Control), afin de permettre une utilisation élevée et efficace des ressources. Le mécanisme EAC prend en compte le trafic en relève et lui attribue une priorité supérieure par rapport au nouveau trafic pour minimiser les interruptions de communications en cours. Dans le troisième volet, nous nous intéressons à minimiser le surcoût et le délai de re-routage des utilisateurs mobiles et/ou des applications multimédia en réaffectant les canaux dans les WMNs à Multiples-Radios (MR-WMNs). En premier lieu, nous proposons un modèle d'optimisation qui maximise le débit, améliore l'équité entre utilisateurs et minimise le surcoût dû à la relève des appels. Ce modèle a été résolu par le logiciel CPLEX pour un nombre limité de noeuds. En second lieu, nous élaborons des heuristiques/méta-heuristiques centralisées pour permettre de résoudre ce modèle pour des réseaux de taille réelle. Finalement, nous proposons un algorithme pour réaffecter en temps-réel et de façon prudente les canaux aux interfaces. Cet algorithme a pour objectif de minimiser le surcoût et le délai du re-routage spécialement du trafic dynamique généré par les appels en relève. Ensuite, ce mécanisme est amélioré en prenant en compte l‟équilibrage de la charge entre cliques.

Solution Methods for Service Network Design with Resource Management Consideration

La gestion des ressources, équipements, équipes de travail, et autres, devrait être prise en compte lors de la conception de tout plan réalisable pour le problème de conception de réseaux de services. Cependant, les travaux de recherche portant sur la gestion des ressources et la conception de réseaux de services restent limités. La présente thèse a pour objectif de combler cette lacune en faisant l’examen de problèmes de conception de réseaux de services prenant en compte la gestion des ressources. Pour ce faire, cette thèse se décline en trois études portant sur la conception de réseaux. La première étude considère le problème de capacitated multi-commodity fixed cost network design with design-balance constraints(DBCMND). La structure multi-produits avec capacité sur les arcs du DBCMND, de même que ses contraintes design-balance, font qu’il apparaît comme sous-problème dans de nombreux problèmes reliés à la conception de réseaux de services, d’où l’intérêt d’étudier le DBCMND dans le contexte de cette thèse. Nous proposons une nouvelle approche pour résoudre ce problème combinant la recherche tabou, la recomposition de chemin, et une procédure d’intensification de la recherche dans une région particulière de l’espace de solutions. Dans un premier temps la recherche tabou identifie de bonnes solutions réalisables. Ensuite la recomposition de chemin est utilisée pour augmenter le nombre de solutions réalisables. Les solutions trouvées par ces deux méta-heuristiques permettent d’identifier un sous-ensemble d’arcs qui ont de bonnes chances d’avoir un statut ouvert ou fermé dans une solution optimale. Le statut de ces arcs est alors fixé selon la valeur qui prédomine dans les solutions trouvées préalablement. Enfin, nous utilisons la puissance d’un solveur de programmation mixte en nombres entiers pour intensifier la recherche sur le problème restreint par le statut fixé ouvert/fermé de certains arcs. Les tests montrent que cette approche est capable de trouver de bonnes solutions aux problèmes de grandes tailles dans des temps raisonnables. Cette recherche est publiée dans la revue scientifique Journal of heuristics. La deuxième étude introduit la gestion des ressources au niveau de la conception de réseaux de services en prenant en compte explicitement le nombre fini de véhicules utilisés à chaque terminal pour le transport de produits. Une approche de solution faisant appel au slope-scaling, la génération de colonnes et des heuristiques basées sur une formulation en cycles est ainsi proposée. La génération de colonnes résout une relaxation linéaire du problème de conception de réseaux, générant des colonnes qui sont ensuite utilisées par le slope-scaling. Le slope-scaling résout une approximation linéaire du problème de conception de réseaux, d’où l’utilisation d’une heuristique pour convertir les solutions obtenues par le slope-scaling en solutions réalisables pour le problème original. L’algorithme se termine avec une procédure de perturbation qui améliore les solutions réalisables. Les tests montrent que l’algorithme proposé est capable de trouver de bonnes solutions au problème de conception de réseaux de services avec un nombre fixe des ressources à chaque terminal. Les résultats de cette recherche seront publiés dans la revue scientifique Transportation Science. La troisième étude élargie nos considérations sur la gestion des ressources en prenant en compte l’achat ou la location de nouvelles ressources de même que le repositionnement de ressources existantes. Nous faisons les hypothèses suivantes: une unité de ressource est nécessaire pour faire fonctionner un service, chaque ressource doit retourner à son terminal d’origine, il existe un nombre fixe de ressources à chaque terminal, et la longueur du circuit des ressources est limitée. Nous considérons les alternatives suivantes dans la gestion des ressources: 1) repositionnement de ressources entre les terminaux pour tenir compte des changements de la demande, 2) achat et/ou location de nouvelles ressources et leur distribution à différents terminaux, 3) externalisation de certains services. Nous présentons une formulation intégrée combinant les décisions reliées à la gestion des ressources avec les décisions reliées à la conception des réseaux de services. Nous présentons également une méthode de résolution matheuristique combinant le slope-scaling et la génération de colonnes. Nous discutons des performances de cette méthode de résolution, et nous faisons une analyse de l’impact de différentes décisions de gestion des ressources dans le contexte de la conception de réseaux de services. Cette étude sera présentée au XII International Symposium On Locational Decision, en conjonction avec XXI Meeting of EURO Working Group on Locational Analysis, Naples/Capri (Italy), 2014. En résumé, trois études différentes sont considérées dans la présente thèse. La première porte sur une nouvelle méthode de solution pour le "capacitated multi-commodity fixed cost network design with design-balance constraints". Nous y proposons une matheuristique comprenant la recherche tabou, la recomposition de chemin, et l’optimisation exacte. Dans la deuxième étude, nous présentons un nouveau modèle de conception de réseaux de services prenant en compte un nombre fini de ressources à chaque terminal. Nous y proposons une matheuristique avancée basée sur la formulation en cycles comprenant le slope-scaling, la génération de colonnes, des heuristiques et l’optimisation exacte. Enfin, nous étudions l’allocation des ressources dans la conception de réseaux de services en introduisant des formulations qui modèlent le repositionnement, l’acquisition et la location de ressources, et l’externalisation de certains services. À cet égard, un cadre de solution slope-scaling développé à partir d’une formulation en cycles est proposé. Ce dernier comporte la génération de colonnes et une heuristique. Les méthodes proposées dans ces trois études ont montré leur capacité à trouver de bonnes solutions.

A unified framework for the comprehension of software's time dimension

Les logiciels sont de plus en plus complexes et leur développement est souvent fait par des équipes dispersées et changeantes. Par ailleurs, de nos jours, la majorité des logiciels sont recyclés au lieu d’être développés à partir de zéro. La tâche de compréhension, inhérente aux tâches de maintenance, consiste à analyser plusieurs dimensions du logiciel en parallèle. La dimension temps intervient à deux niveaux dans le logiciel : il change durant son évolution et durant son exécution. Ces changements prennent un sens particulier quand ils sont analysés avec d’autres dimensions du logiciel. L’analyse de données multidimensionnelles est un problème difficile à résoudre. Cependant, certaines méthodes permettent de contourner cette difficulté. Ainsi, les approches semi-automatiques, comme la visualisation du logiciel, permettent à l’usager d’intervenir durant l’analyse pour explorer et guider la recherche d’informations. Dans une première étape de la thèse, nous appliquons des techniques de visualisation pour mieux comprendre la dynamique des logiciels pendant l’évolution et l’exécution. Les changements dans le temps sont représentés par des heat maps. Ainsi, nous utilisons la même représentation graphique pour visualiser les changements pendant l’évolution et ceux pendant l’exécution. Une autre catégorie d’approches, qui permettent de comprendre certains aspects dynamiques du logiciel, concerne l’utilisation d’heuristiques. Dans une seconde étape de la thèse, nous nous intéressons à l’identification des phases pendant l’évolution ou pendant l’exécution en utilisant la même approche. Dans ce contexte, la prémisse est qu’il existe une cohérence inhérente dans les évènements, qui permet d’isoler des sous-ensembles comme des phases. Cette hypothèse de cohérence est ensuite définie spécifiquement pour les évènements de changements de code (évolution) ou de changements d’état (exécution). L’objectif de la thèse est d’étudier l’unification de ces deux dimensions du temps que sont l’évolution et l’exécution. Ceci s’inscrit dans notre volonté de rapprocher les deux domaines de recherche qui s’intéressent à une même catégorie de problèmes, mais selon deux perspectives différentes.

La signification expérientielle et les facteurs qui influencent la qualité de vie au travail des cadres gestionnaires infirmiers de premier niveau œuvrant en établissements de santé

Au cours des trois dernières décennies, le travail quotidien des cadres gestionnaires infirmiers de premier niveau (CGIPN) a subi de profondes transformations quant aux rôles qu’ils occupent et aux responsabilités qui leur incombent dans les divers établissements de santé. Ces CGIPN vivent et subissent de la pression au regard de leur charge de travail, faisant en sorte qu’ils perçoivent avoir peu de temps pour réaliser adéquatement leur travail en gestion, et que plusieurs infirmières de la relève qui souhaitent faire carrière en gestion se questionnent sur la possibilité d’œuvrer dans ce domaine de la pratique. Peu d’études portent sur l’état de la qualité de vie au travail (QVT) chez ces professionnels. Divisé en trois volets, le projet de recherche mixte séquentielle exploratoire a pour objectif général d’explorer la QVT chez les CGIPN et les facteurs qui l’influencent dans les divers établissements de santé québécois. Les objectifs spécifiques visent à : 1) décrire et comprendre ce que signifie la QVT auprès des 14 CGIPN œuvrant en Centre hospitalier affilié (CHA) à l’Université, 2) décrire et comprendre ce que signifie l’absence d’une QVT auprès des CGIPN en CHA, 3) développer et valider un nouvel instrument de mesure des facteurs favorables et défavorables pouvant influer sur la QVT à partir des données qualitatives auprès de CGIPN (n= 11) œuvrant en Centre de santé et des services sociaux et de CGIPN (n= 11) en Centre hospitalier universitaire, 4) identifier et mesurer les facteurs qui influencent la QVT des CGIPN (n= 291) travaillant dans divers établissements publics de santé et 5) déterminer si les caractéristiques sociodémographiques influencent le choix des facteurs de la QVT. Inspiré de la philosophie du Human caring de Watson comme perspective disciplinaire, le premier volet qualitatif fait appel à une méthode phénoménologique descriptive husserlienne. Pour ce faire, deux séries d’entretiens semi-dirigés à l’aide d’un guide d’entrevue visent à répondre aux deux premiers objectifs. Le second volet cible l’élaboration et la validation d’un instrument de mesure permettant de répondre au troisième objectif de la recherche et le dernier volet, de type quantitatif corrélationnel, s’applique à répondre aux deux derniers objectifs. Dans la première phase, l’analyse visuelle des données qualitatives (verbatim) permet l’émergence des résultats qualitatifs, soit de cinq eidos-thèmes favorables exprimés par les participants et décrits par ordre d’importance : 1) l’actualisation du leadership et des habiletés politiques pour l’amélioration de la qualité des soins infirmiers, 2) les éléments contextuels propices à l’humanisation organisationnelle, 3) le soutien organisationnel favorisant l’épanouissement socioprofessionnel et personnel, 4) l’organisation apprenante favorisant le développement des compétences en gestion des soins infirmiers et 5) l’accompagnement personnalisé répondant aux besoins spécifiques des novices en gestion des soins infirmiers. L’essence de la QVT pour les CGIPN se définit par l’émancipation socioprofessionnelle du cadre gestionnaire infirmier de premier niveau dans sa pratique clinico-administrative au sein d’une organisation humaniste. De plus, trois eidos-thèmes défavorables se dégagent des analyses qualitatives. Les résultats, décrits par ordre d’importance, sont : 1) la déshumanisation organisationnelle, 2) les conditions défavorables à la pratique en gestion des soins infirmiers et 3) l’accompagnement insuffisant des gestionnaires infirmiers novices. L’essence de l’absence d’une QVT pour les CGIPN se présente comme la dysharmonie au travail du cadre gestionnaire infirmier de premier niveau à l’intérieur d’une structure organisationnelle déshumanisante mettant en péril sa pratique clinico-administrative. Par la suite, une mise en relation des deux essences du phénomène a permis de faire émerger la signification universelle de l’expérience de la QVT et l’absence de celle-ci pour des CGIPN œuvrant en CHA comme étant : une dialectique en administration des services infirmiers dans laquelle se vit des pratiques humanisantes permettant l’atteinte d’un idéal de QVT, en coexistence avec des pratiques déshumanisantes conduisant à l’absence de QVT. Afin de respecter les postulats des méthodes quantitatives, les huit eidos-thèmes qui émergent de la première phase qualitative se transforment en facteurs favorables (FF) et défavorables (FD) à la QVT pour la réalisation des deuxième et troisième phases de la recherche. Dans la seconde phase, le construit théorique qui provient des huit eidos-thèmes et 23 thèmes permet de développer un nouvel instrument de mesure qui s’avère unique à cette population à l’étude. L’analyse psychométrique de l’instrument de mesure (questionnaire auto-administré en mode électronique) permet l’obtention d’un score global du coefficient alpha de Cronbach (α) de 0,93, ce qui est jugé excellent. Dans la troisième et dernière phase, les analyses statistiques des données (logiciel SPSS, version 22 pour Windows 7, 2013) issues de l’enquête quantitative provinciale en ligne (Web) mettent en évidence des résultats probants. Les résultats du questionnaire en ligne avec une échelle ordinale à cinq niveaux révèlent un score global du coefficient alpha de Cronbach à 0,95. De plus, les résultats quantitatifs suggèrent que les facteurs favorables (FF) à la QVT ont des scores moyens de 3,99 (FF1), 3,97 (FF2), 3,96 (FF3), 3,72 (FF4) et 3,53 (FF5) et les trois facteurs défavorables (FD) à la QVT ont des scores moyens de 3,91(FD1), 3,78 (FD2) et 3,56 (FD3). Ces facteurs correspondent aux eidos-thèmes favorables et défavorables de la QVT du volet qualitatif phénoménologique. Les résultats quantitatifs révèlent quelques relations significatives des caractéristiques sociodémographiques (âge et années d’expérience) sur le choix des facteurs qui influencent le plus fortement la QVT. En conclusion, le fait de pouvoir mieux décrire et comprendre la signification de la QVT ainsi que son absence et de pouvoir identifier les facteurs qui sont les plus susceptibles de l’influencer permet de formuler des recommandations pour les quatre domaines de la pratique infirmière. Des pistes d’avenues sont formulées pour maintenir la relève infirmière à des postes de CGIPN au sein des organisations de santé en lui assurant des moyens pour optimiser humainement sa QVT.